Технология изготовления инструментальной оснастки. В 2 ч. Ч. 2. Шлифование деталей инструментальной оснастки
.pdfсоответствующим профилю шлифуемой заготовки, закрепляется на столе, например, плоскошлифовального станка. Шлифовальный круг перед каждой подачей на глубину подводится к фасонной поверхности бруска, установленного рядом с деталью.
Такой контакт круга с правящим алмазным бруском позволяет постоянно обновлять его профиль, обеспечивая высокое качество обрабатываемых поверхностей, точность размеров и стабильность профиля. Производительность обработки существенно повышается за счет исключения времени на правку, а качество шлифования повышается за счет работы кругом, рабочая поверхность которого восстанавливается перед каждым чистовым ходом.
При правке круга алмазными брусками обеспечивается более низкая режущая способность круга, чем при использовании однокристальных алмазов и алмазных карандашей. При такой правке обеспечивается точность профиля круга в пределах 0,015–0,020 мм.
Профилирование методом шлифования
Правка методом шлифования представляет собой процесс срезания (шлифования) слоя абразивных зерен и связки алмазным роликом или кругом из карбида кремния. Правящий ролик получает принудительное вращение от отдельного привода. Окружная скорость правящего ролика порядка 0,2 м/сек, профилируемого круга –
25–50 м/сек.
Правка роликами выполняется либо методом врезания, либо методом шлифования с продольной подачей. Для правки методом врезания рабочая поверхность ролика (либо набора роликов) должна точно соответствовать форме шлифуемой детали. Такой подход позволяет за несколько секунд проводить правку одновременно по нескольким поверхностям, при этом обеспечивается высокая стойкость круга между правками. С другой стороны, масса алмазов в таких роликах достигает десятков карат, стоимость их чрезвычайно высока, поэтому правка врезным шлифованием используется,
восновном, при массовом производстве.
Внастоящее время, в условиях мелко- и среднесерийного производства, все более широкое применение находит правка обтачивающими кругами (роликами) под управлением ЧПУ (рисунок 1.6, 1.7). Вводом рабочих параметров через систему ЧПУ значительно упроща-
11
ется настройка процесса правки, что позволяет существенно снизить штучные затраты на шлифование. Применение этой технологии дает возможностьобработкипрофилейсрадиусомменее 0,01 мм.
а |
б |
Рисунок 1.6 – Схемы работы обтачивающих роликов
а |
б |
формоустойчивые самозатачивающиеся
в
Рисунок 1.7 – Структура, внешний вид и типы обтачивающих роликов
12
Профилирование методом обкатывания
Правка методом обкатывания представляет собой процесс дробления и выкрашивания слоя абразивных зерен и связки стальным или твердосплавным роликом, перемещающимся вдоль образующей оборудования. Ролик увлекается во вращение обрабатываемым кругом и перемещается вдоль поверхности круга. В качестве правящего инструмента применяются также звездочки (рисунок 1.8), шарошки, крупнозернистые круги из карбида кремния и т. д.
Рисунок 1.8 – Ручная оправка и звездочка для профилирования круга обкатыванием
При такой правке возникает дефектный слой абразива, поэтому износ таких кругов намного выше, чем при правке алмазным инструментом и других методах обработки. Правка обкатыванием грубая, обычно используется для начального профилирования, когда с круга необходимо удалить большой объем абразива.
Профилирование методом накатывания
При профилировании абразивного круга накатным роликом в результате пластического деформирования связки происходит утапливание выступающих абразивных зерен в связку. В результате формируется профиль круга, эквидистантный линии профиля накатного ролика. Вид одного из типов твердосплавного ролика для профилирования абразивных кругов показан на рисунке 1.9.
13
Рисунок 1.9 – Ролик для профилирования абразивных кругов накатыванием
Профилирование накатным роликом чаще всего производят с применением жировых смазок, которые уменьшают трение между контактирующими поверхностями ролика и рабочего слоя шлифовального круга. При накатывании на рабочей поверхности круга формируется упрочненный поверхностный слой. Этот слой обладает повышенной твердостью и износостойкостью, что приводит к повышению размерной стойкости круга при эксплуатации. При этом может быть достигнута стабильная точность профиля в пределах 5–10 мкм за счет выравнивания зеренотносительно поверхности накатного ролика.
Но такой способ профилирования определяется точностью размеров и положения ролика, поэтому не позволяет получать круги высокой точности.
Профилирование абразивных кругов с использованием приспособлений
Для профильной правки шлифовальных кругов алмазными карандашами применяются разнообразные приспособления. Профи-
лирование шлифовальных кругов с получением углов до 45 возможно с помощью синусного приспособления (рисунок 1.10), которое позволяет производить правку с высокой степенью точности. При известном расстоянии между осями поворотный столик уста-
навливается на требуемый угол заправки с помощью блока мерных плиток высотой H с микронной точностью. Высчитать угол заправки можно из формулы sin( )= H / L.
14
Рисунок 1.10 – Синусное приспособление для правки шлифовальных кругов: 1 – основание; 2 – державка с алмазом; 3 – движок; 4 – блок мерных плиток
Нониусное приспособление (рисунок 1.11) обеспечивает менее высокую точность правки, однако его быстрее и проще настраивать.
Рисунок 1.11 – Нониусное приспособление с зубчатой передачей: 1 – корпус; 2 – стрелка; 3 – угломерный диск; 4 – поворотная каретка; 5 – алмазодержатель; 6 – барабан; 7 – маховичок
15
Конструкция приспособлений для профилирования выпуклых (рисунок 1.12) и вогнутых (рисунок 1.13) радиусов обладает высокой точностью настройки и профилирования кругов.
Рисунок 1.12 – Настройка приспособления для профилирования выпуклого радиуса
Рисунок 1.13 – Настройка приспособления для профилирования вогнутого радиуса
16
Приспособление состоит из двух основных частей: корпуса с центрами и скобы с державкой для алмаза. Центровые отверстия в скобе выполняют точно соосными и на строго определенном расстоянии h от плоскости А. Для наладки приспособления на профилирование требуемого радиуса скобу вынимают из центров и устанавливают на контрольной плите, затем державку опускают до соприкосновения острия алмаза с блоком концевых мер длины и закрепляют в этом положении.
Размер концевых мер рассчитывают по формулам: для выпуклых радиусов H = R + h;
для вогнутых радиусов H = R – h.
Применение копировальных приспособлений
Применение копиров для профилирования шлифовальных кругов в серийном производстве обеспечивает высокую производительность, а также позволяет шлифовать поверхности, очерченные прямыми линиями, дугами окружностей или кривыми. На рисунке 1.14 показано приспособление для профилирования шлифовального круга по копиру.
Рисунок 1.14 – Схема копировального приспособления для профилирования круга
17
Оправка 1, в которой закреплен алмазный карандаш, под действием пружины 2 постоянно прижимается к профилю копира 3. С помощью винта 4 салазки вместе с оправкой перемещаются вдоль оси шлифовального круга, при этом профиль копира переносится на шлифовальный круг.
Профилирование по копиру имеет наиболее высокую производительность из всех существующих способов, но не обеспечивает высокую точность и поэтому применяется только для неответственных деталей. Сравнительно невысокая точность объясняется наличием зазоров в направляющих салазок и в отверстии для оправки с алмазом, погрешностью изготовления копира, а также различием формы острия алмаза и сферической поверхности ощупывающего острия оправки.
Режимы правки шлифовальных кругов
Правка кругов методом обтачивания позволяет за счет изменения величины продольной подачи алмазного карандашаполучить высокую точность рабочей поверхности шлифовального круга, который обеспечит требуемую точность и шероховатость обрабатываемой детали. В таблице 1.1 приведены рекомендации по выбору режимов правки шлифовальных кругов алмазно-металлическимикарандашами.
Таблица 1.1 – Режимы правки шлифовальных кругов методом обтачивания алмазно-металлическими карандашами
|
Шероховатость |
|
|
Число |
||
|
Продольная |
Поперечная |
проходов |
|||
Вид шлифования |
поверхности |
подача Sпр, |
подача Sпоп, |
|
|
|
|
выха- |
|||||
шлифуемой |
рабо- |
|||||
|
деталиRa, мкм |
м/мин |
мм/дв. ход |
чих |
жива- |
|
|
|
|
|
|
ния |
|
Круглое наружное, |
1,25–0,32 |
0,4 |
0,03 |
4 |
4 |
|
бесцентровое, |
|
|
|
|
|
|
0,32–0,16 |
0,3 |
0,02 |
3 |
4 |
||
плоское |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Круглое внутреннее |
1,25–0,32 |
1,5 |
0,03 |
4 |
4 |
|
Профильное |
1,25–0,32 |
0,3 |
0,03 |
4 |
4 |
|
0,32–0,16 |
0,2 |
0,02 |
4 |
4 |
||
|
||||||
Шлицешлифование |
1,25–0,32 |
0,4 |
0,03 |
4 |
4 |
|
0,32–0,16 |
0,3 |
0,02 |
3 |
|
||
|
|
|||||
18
Глубина выравнивания а (рисунок 1.15) зависит от размера зерен в шлифовальном круге и одинакова для всех типов выравнивателей.
|
Размер зерен |
Глубина выравнива- |
|
по стандарту FEPA |
ния а, мм |
|
46 |
0,35 |
|
|
|
|
60 |
0,30 |
|
|
|
|
80 |
0,25 |
|
|
|
|
120 |
0,10 |
|
|
|
|
150 |
0,08 |
|
|
|
|
220 |
0,06 |
|
|
|
|
320 |
0,03 |
|
|
|
|
400 |
0,02 |
|
|
|
Рисунок 1.15 – Глубина выравнивания при правке круга
Профилирование абразивных кругов алмазным карандашом на универсально-заточном станке
Примером использования метода обтачивания алмазным карандашом на универсально-заточных станках может служить профилирование круга для заточки шнековых сверл по передней поверхности. Передняя поверхность режущей части шнековых сверл для обработки глубоких отверстий стали имеет трапециевидную форму с углом γ = 14–15 (рисунок 1.16), получающимся при заточке на универсально-заточном станке в поворотной головке абразивными кругами дисковой формы 24А(40-25)HC1-CM1 5 K1, 30 м/c.
19
Рисунок 1.16 – Форма передней поверхности шнекового сверла
Шлифовальный круг для заточки шнекового сверла по передней поверхности профилируется алмазным карандашом. Для профилирования шлифовального круга алмазный карандаш закрепляется в специальной оправке и устанавливается на столе универсальнозаточного станка. Проекция оси алмазного карандаша на горизонтальную плоскость стола должна совпадать с продольным перемещением стола (рисунок 1.17, а).
|
|
а) |
б) |
начальноеположениешлифоваль- |
схема профилирования шлифовального |
ногокругаиалмазногокарандаша |
круга для заточки передней |
настолезаточногостанка |
поверхности сверла |
Рисунок 1.17 – Схема установки и профилирования шлифовального круга
20